工程地质钻探常用技术分析

工程地质钻探常用技术分析

张伟 荣忠良 王慧源

辽宁省有色地质一〇三队有限责任公司

摘要：钻井是保障地下资源安全高效开采的一项关键技术，在地质勘查、水害防治、灾害防治、灭火及瓦斯抽采等领域具有重要意义。科学技术是一柄“双刃剑”，随着钻井技术的推广，出现了一系列的安全隐患，如塌孔、漏钻、卡钻、烧钻等。所以，要想保证矿产资源的安全开采和合理利用，就必须要对先进的钻井技术和施工技术进行深入的研究，并将其与钻探、物探、地震、磁法、水文地质等技术相结合，持续改进钻井设计，培养技术过硬的野外操作员，规范操作，获得第一手的、真实的地质数据，提交全面精确的地质报告，才能保证矿产资源的安全开采和合理利用。

关键词：工程地质；钻探技术；策略分析

引言

现代工程地质钻井工作已发展到由地面向下钻入一定深度的钻井。井眼周边其实就是地层中的土层，地层的剖面，通过对地层的成分分析，可以比较准确地概括出地层的组成。与传统的开挖方法相比，这种方法不但节省了大量的时间和人力，而且破坏力也更弱，可以快速掌握更大范围的地下情况。若将有关资料运用到建设项目勘察工作中，则可提高项目设计的完善性。

1工程地质钻探技术的涵义

地质钻探工艺技术主要就是深入到地下岩层结构当中取得地层岩心矿样，然后对地质结构和资源实际情况进行分析和检验，通过使用现代先进的钻探设备、工具，按照相应的技术操作流程，完成地质钻探活动。通过地质钻探工艺技术，可以对岩层地质结构、存在矿产资源的具体信息进行掌握，为矿产开发提供准确的地质参数。我国地域辽阔，矿产资源丰富，仅新疆的煤炭资源储量就有2.19亿吨，占全国煤炭资源的39%。但是矿产资源往往都赋存在地表下较深的结构层当中，需要通过地质钻探工艺技术的有效应用，来对地表下的地质结构以及矿产资源分布情况进行了解和确认，因而地质钻探工艺技术应用广泛，在技术水平方面也在不断的创新升级，钻探技术在地质勘探工程当中有着非常重要的地位。

2工程地质钻探技术

2.1人力冲击钻探技术

在工程地质钻探作业中，最常见、最原始的技术便是人力冲击法。这种方法是指技术人员使用洛阳铲、弧形铲、圆形铲、掌形铲、软湿黏土铲、稀泥铲、风化岩水铲等基础工具，通过人工，首先完成对钻进区域的初步挖掘。之后使用钢丝绳、钻杆等设备，将“一字型”或“十字形”的钻头吊起至一定的高度，适当松开钢丝绳，在自由落体运动的作用下，使钻头对地下岩体进行自上而下的冲击。当岩体开裂之后，通过人力或操作挖掘机等方式，将钻坑内的岩屑、岩石粉末、其他杂物等捞出，重复上述流程。这种方式在我国最早用于钻井，目的是获取地下水。时至今日，除了在极少数地区依然使用此种方式，由于钻探作业效率过低，已经不适用于地质勘查钻探作业。

2.2工程地质定向钻进技术

定向钻进技术是指利用自然造斜规律，人工干预造斜手段等，或者两者同时使用，使钻孔按照预定的轨道钻进的工艺方法。定向钻孔技术使用时，由于钻具上配备了实时测量系统，可以时刻监测钻孔所在的位置，一旦发现钻孔偏斜或者位置出错，可以及时修正钻孔的平面和空间位置，实现精确钻进。因此，钻进效率高、钻孔深度大是定向钻进技术与普通钻进技术相比最大的优点。同时，定向钻进技术还可以实现单孔钻进和单孔多分支钻进，施工“L”型井和u型井，现已被广泛应用于煤层气开发利用的各个阶段，如一六一勘探队拜城非常规能源企业17口生产井施工中广泛使用水平定向钻进技术，加快了钻井速度，提高了煤层气井的抽采效率。

2.3工程地质回转钻探技术

回转钻进技术是当前钻探施工最主要的钻进方法，是指通过转盘、回转器、动力头等，实现对钻杆的驱动，之后带动钻头进行回转，从而达到向下钻进的目的。由于轴向钻头会施加一定的压力作用，地下土层、岩体的原有结构会被破坏，由整状岩石变成岩石碎屑，经孔内循环泥浆或者高压空气携带排出钻孔外，形成钻孔。一般来说，钻机的性能决定回转的速度。普通的岩芯钻机（如xy-6B型岩芯钻机，转速在96r/min-1480r/min之间）；有些使用金刚石钻头的钻机，则最大转速可达1800r/min。施工中根据不同的岩性结构，需要选择不同的钻压和钻速，配置不同的介质流速，以达到冷却钻头，排除岩粉，保护孔壁，实现快速钻进的目的。

2.4工程地质液动冲击回转钻探技术

在常规回转钻探技术的基础上，技术人员逐渐发现一种将“冲击”与“回转”相结合的钻探技术。这种技术的实现必须将钻杆、钻头两个重要构件合成一个整体。如此一来，钻杆中心的液体会在轴向压力流经的过程中，形成较大的冲击力，进而带动钻头运转。冲击回转钻进在钻头已承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石，与常规回转钻进相比，冲击回转钻进只要用较小的钻压，便可以达到破碎坚硬岩石的目的。液动冲击回转钻探技术的核心机具是液动潜孔锤，使用该技术具有机械钻速高、回次进尺长、钻头寿命长、钻孔质量好、孔内事故少、钻进效率高、应用范围广等优点。

3工程地质钻探技术的应用

钻探和物探是城市地质调查中2种直接有效的技术手段，将钻探和物探技术集成应用可以增强调查的准确性和效率。充分利用物探数据指导钻探过程，物探数据可以提供地下构造、岩性和开裂状况等信息，为钻探中的孔位确定和钻进深度的选择提供指导。钻探过程中不断获取新的地质信息，根据物探和钻探数据的反馈调整钻探方案和方法，提高勘探效率和精度。使用先进技术提高集成应用效果，如使用三维地震、电磁波、重力、磁法等物探技术，结合钻探获取的数据，进行多源数据解释，建立地质结构的空间建模。加强随钻测井技术的探索和应用，实现随钻测井仪器的集成化和一体化测量，这不仅可以提高测井效率和时效，还为评价测井参数提供了相对一致和完整的数据信息。此举不仅进一步确保所获取测井资料的时效性和科学性，提升了评价水平。同时，这也对有效节约施工成本、减少投资和降低施工风险具有重要意义。

在地质钻井施工中，必须注意并解决好施工过程中的安全管理问题。提出了一系列的措施和对策，以降低或避免井下井下井下作业的安全管理。在地质钻井技术开发过程中，管理部门应给予充分的重视。同时，在国家层面上，应强化相关法律、法规的制定、监管、政策、资金等方面的保障，推动我国地钻施工的安全管理与发展。

4结束语

综上述，在地质工程中，钻井是一项非常重要的工作，它是利用专门的钻井机械和与之相适应的技术，沿地面向下，对岩心进行钻孔，根据钻孔过程所得到的数据、地层、矿物组成等数据，对钻孔区域及其周围一定范围的地质状况作出可靠的评价。钻井技术最早出现于四川，其最初的应用是为了向地表深部挖掘，以寻找地下水源，以满足当地人民的生活用水。久而久之，钻井的目标就变成了“寻找盐分”。因为它与人民的日常生活密切相关，所以它也被誉为中国古代的第五大发明。但是，在当代，钻井技术的运用已经多样化了。当前，在工程地质钻井中，主要有人工冲击钻井、旋转钻井和机械振动钻井等。综合成熟度更高。

参考文献

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